JP7478487B2 - 閃光ランプ及び閃光ランプの閃光調節方法 - Google Patents
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Description
本発明は、閃光ランプ及び閃光ランプの閃光調節方法に関する。
近年、空港等において、着陸する航空機の滑走路への誘導に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）閃光ランプが用いられるようになっている。
アメリカ連邦航空局（Ｆｅｄｅｒａｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ、ＦＡＡ）の定めるＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｒｉｅｆ Ｎｏ．６７Ｄ（ＥＢ－６７Ｄ、非特許文献１）では、ＬＥＤ閃光ランプにおいて、ＬＥＤの２５％以上が不点灯となった場合、ＬＥＤ閃光ランプを消灯するように決められている。また、国土交通省航空局の定める灯仕第２０４号改７（非特許文献２）では、ＬＥＤ閃光ランプにおいて、ＬＥＤの５０％以上が不点灯となった場合、ＬＥＤ閃光ランプを消灯するように決められている。
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｒｉｅｆ Ｎｏ．６７Ｄ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｏｔｈｅｒ Ｔｈａｎ Ｉｎｃａｎｄｅｓｃｅｎｔ ａｎｄ Ｘｅｎｏｎ Ｆｏｒ Ａｉｒｐｏｒｔ Ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｆｉｘｔｕｒｅｓ， Ｆｅｄｅｒａｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ， Ｍａｒｃｈ ６， ２０１２
灯仕第２０４号改７、ＦＸ－３型・ＦＸ－ＡＶ型閃光装置仕様書、国土交通省航空局、平成２９年５月２３日改正
前述のＬＥＤ閃光ランプとして、複数（例えば、ｍ個）のＬＥＤが電気的に直列接続された直列回路を複数列（例えば、ｎ列）有し、定格電流を出力する出力部に、前記複数列（ｎ列）の直列回路が電気的に並列接続された、ｎ×ｍ個のＬＥＤを備えた閃光ランプが知られている。このようなＬＥＤ閃光ランプにおいて、１個のＬＥＤが故障により不点灯となると、それと電気的に直列接続されたＬＥＤに電力が供給されなくなり、そのＬＥＤ列の全て（ｍ個）のＬＥＤが不点灯となる。例えば、前述のＦＡＡの定める規格を順守すべき米国の空港に設置されたＬＥＤ閃光ランプにおいて、このような不点灯のＬＥＤ列がｘ列生じたとしても、（ｘ／ｎ）×１００＜２５％であれば、ＬＥＤ閃光ランプを消灯せずとも、前述のＥＢ－６７Ｄに違反することとはならない。しかしながら、このように不点灯となったＬＥＤの列数が全体の２５％未満であっても、不点灯が無い場合よりも光度が低下し、パイロットからの前記ＬＥＤ閃光ランプの見え方に変化が生じ、好ましくない。
そこで、本発明は、一部のＬＥＤ列に不点灯が生じた場合においても、光度を所定範囲内に維持できる閃光ランプ及び閃光ランプの閃光調節方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の閃光ランプは、
光源であるＬＥＤモジュールを含む閃光ランプであって、
前記ＬＥＤモジュールは、複数のＬＥＤ列と、前記複数のＬＥＤ列の閃光を調節する調節手段とを含み、
前記複数のＬＥＤ列は、それぞれ、複数のＬＥＤが電気的に接続された列であり、列単位で、互いに、電気的に接続されており、
前記調節手段は、定格電流を出力可能であり、
全ての前記ＬＥＤ列のうち一部のＬＥＤ列が不点灯となったときに、残りのＬＥＤ列の各ＬＥＤの閃光時間を延長して、前記複数のＬＥＤ列全体の光度を所定範囲内に維持する手段であることを特徴とする。
光源であるＬＥＤモジュールを含む閃光ランプであって、
前記ＬＥＤモジュールは、複数のＬＥＤ列と、前記複数のＬＥＤ列の閃光を調節する調節手段とを含み、
前記複数のＬＥＤ列は、それぞれ、複数のＬＥＤが電気的に接続された列であり、列単位で、互いに、電気的に接続されており、
前記調節手段は、定格電流を出力可能であり、
全ての前記ＬＥＤ列のうち一部のＬＥＤ列が不点灯となったときに、残りのＬＥＤ列の各ＬＥＤの閃光時間を延長して、前記複数のＬＥＤ列全体の光度を所定範囲内に維持する手段であることを特徴とする。
本発明の複数のＬＥＤ列を含む閃光ランプの閃光調節方法は、
前記複数のＬＥＤ列は、それぞれ、複数のＬＥＤが電気的に接続された列であり、列単位で、互いに、電気的に接続されており、
前記閃光調節方法は、閃光工程と調節工程とを含み、
前記複数のＬＥＤのいずれにも故障がない場合には、前記閃光工程において、全てのＬＥＤ列を閃光させ、
ＬＥＤの故障により、一部のＬＥＤ列が不点灯となった場合には、
前記調節工程において、残りのＬＥＤ列の各ＬＥＤの閃光時間を延長して、前記複数のＬＥＤ列全体の光度を所定範囲内に維持することを特徴とする。
前記複数のＬＥＤ列は、それぞれ、複数のＬＥＤが電気的に接続された列であり、列単位で、互いに、電気的に接続されており、
前記閃光調節方法は、閃光工程と調節工程とを含み、
前記複数のＬＥＤのいずれにも故障がない場合には、前記閃光工程において、全てのＬＥＤ列を閃光させ、
ＬＥＤの故障により、一部のＬＥＤ列が不点灯となった場合には、
前記調節工程において、残りのＬＥＤ列の各ＬＥＤの閃光時間を延長して、前記複数のＬＥＤ列全体の光度を所定範囲内に維持することを特徴とする。
本発明によれば、一部のＬＥＤ列に不点灯が生じた場合においても、光度を所定範囲内に維持できる閃光ランプ及び閃光ランプの閃光調節方法を提供することができる。
以下、本発明の閃光ランプ及び閃光ランプの閃光調節方法について、図を用いて説明する。本発明は、下記の実施形態によって何ら限定及び制限されない。以下の各図において、同一部分には、同一符号を付している。また、図においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なり、模式的に示す場合がある。
図２の断面図に、本発明の閃光ランプの構成の一例を示す。図２に示すとおり、閃光ランプ２０は、光源であるＬＥＤモジュール１０と、配光手段２１と、開口を有する筐体２２と、光透過性カバー２３とを含み、筐体２２の内部に、ＬＥＤモジュール１０、及び配光手段２１が配置され、筐体２２の開口に、光透過性カバー２３が配置されている。
配光手段２１は、ＬＥＤモジュール１０の光照射側に配置されている。すなわち、図２において、配光手段２１は、ＬＥＤモジュール１０が光を照射する方向（ＬＥＤモジュール１０よりも左側）に配置されている。配光手段２１は、ＬＥＤモジュール１０が発した光を、例えば、反射、集光、拡散等により、光透過性カバー２３側へと送る手段である。配光手段２１の種類は、特に制限されず、例えば、リフレクタ（反射板）、レンズ等があげられる。配光手段２１は、例えば、前記リフレクタと前記レンズのいずれか一方でもよいし、両者を組み合わせて使用してもよい。
配光手段２１がリフレクタの場合、前記リフレクタの形成材料は、特に制限されず、例えば、アルミニウム、マグネシウム、及びそれらの合金等の金属；ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂等があげられる。前記リフレクタは、例えば、その反射面に高反射加工を施すことで、反射効率をより向上させたものを用いてもよい。前記高反射加工は、例えば、メッキ、高反射塗料の塗布等である。
配光手段２１がリフレクタの場合、前記リフレクタの形状は、特に制限されない。前記リフレクタは、例えば、図２に例示するように、筒状である。ＬＥＤモジュール１０のＬＥＤ実装領域は、前記筒状リフレクタの一方の開口（図２において右側）に位置し、ＬＥＤモジュール１０からの光が、前記筒状リフレクタの内部に照射されることが好ましい。前記筒状リフレクタは、例えば、図２に示すように、その内壁が、ＬＥＤモジュール１０から筐体２２の開口に向かって広がるテーパー状が例示でき、この形状は、例えば、傘状ともいう。また、前記筒状リフレクタの内壁は、ＬＥＤモジュール１０から筐体２２の開口に向かう断面が、例えば、図２に示すような円弧状でもよいし、フラットな直線状でもよい。
配光手段２１は、例えば、前述のように、レンズでもよい。前記レンズは、例えば、ＬＥＤモジュール１０から照射される光を受け、拡散、散乱等で光が配光するように、ＬＥＤモジュール１０のＬＥＤ実装面側に配置される。前記レンズは、例えば、筐体２２の開口側の表面が球面となった凸型レンズがあげられる。
筐体２２の形成材料は、特に制限されず、例えば、アルミニウム、樹脂等があげられる。筐体２２の形状は、特に制限されず、例えば、図２に示す傘状があげられる。
光透過性カバー２３は、筐体２２の開口を覆うように配置されており、筐体２２内部からの光を透過する。光透過性カバー２３の形成材料は、特に制限されず、例えば、ＬＥＤモジュール１０から照射された光の大部分を透過可能であればよく、具体例としては、ガラス等があげられる。
図１の平面図に、ＬＥＤモジュール１０の構成の一例を示す。図１に示すとおり、本例のＬＥＤモジュール１０は、ＬＥＤ実装基板１１と、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎと、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎの閃光を、列単位で調節する調節手段Ｃとを含み、ＬＥＤ実装基板１１の一方の表面（実装面）に、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎが実装されている。
ＬＥＤ実装基板１１は、特に制限されず、例えば、絶縁基板があげられる。前記絶縁基板としては、例えば、アルミニウム、銅等の金属製基板；紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット等の樹脂製の基板等があげられる。ＬＥＤ実装基板１１の大きさは、特に制限されず、例えば、閃光ランプ２０の大きさ、使用場所、使用用途等に応じて適宜設定できる。例えば、航空機の着陸誘導用の閃光ランプの場合、前記実装面における複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎが実装される領域の面積は、例えば、６０～１２０ｃｍ２である。
複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎは、それぞれ、複数のＬＥＤが電気的に接続された列であり、列単位で、互いに、電気的に接続されている。例えば、図１に示すＬＥＤモジュール１０では、ｎ列のＬＥＤ列Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐｎは、それぞれ、ｍ個（Ｌ１１～Ｌ１ｍ、Ｌ２１～Ｌ２ｍ・・・Ｌｎ１～Ｌｎｍ）のＬＥＤが電気的に直列接続された列であり、列単位で、互いに、電気的に並列接続されている。全てのＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎの列数ｎは、例えば、４～１６列である。また、前記ｍ（各ＬＥＤ列において電気的に直列接続された前記ＬＥＤの数）は、例えば、１０～１００個である。各ＬＥＤ（Ｌ１１～Ｌｎｍ）の形状は、特に制限されず、一般的に、正方形又は長方形である。各ＬＥＤ（Ｌ１１～Ｌｎｍ）の大きさは、特に制限されず、正方形の場合、一辺の長さが、例えば、１．８～２．２ｍｍ、３～３．５ｍｍ、４～５．３ｍｍであり、長方形の場合、短辺の長さは、例えば、前記正方形の一辺の長さと同様であり、短辺と長辺との比は、例えば、１：１～３である。ＬＥＤ実装基板１１の実装面において、隣り合うＬＥＤが離間している場合、隣り合うＬＥＤとＬＥＤとの間の距離は、例えば、０．２～０．５ｍｍである。
調節手段Ｃは、全てのＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎのうち一部のＬＥＤ列が不点灯となったときに、残りのＬＥＤ列の各ＬＥＤの閃光時間を延長して、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎ全体の光度を所定範囲内に維持する手段である。調節手段Ｃは、例えば、２Ａ（アンペア）等の定格電流を出力可能であってもよい。また、ＬＥＤモジュール１０は、調節手段Ｃとは別個独立に、定格電流出力手段を有してもよい。
つぎに、本発明の閃光ランプの閃光調節方法（以下、「閃光調節方法」と言うことがある。）について、図１に示すＬＥＤモジュール１０における場合を例にとって、説明する。前記閃光調節方法は、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎを閃光させる閃光工程と、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎの閃光を、列単位で調節する調節工程とを含む。
複数のＬＥＤ（Ｌ１１～Ｌｎｍ）のいずれにも故障が無い場合には、前記閃光工程において、全てのＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎを閃光させ、前記調節工程において、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎの閃光を、列単位で調節する。ここで、例えば、ＬＥＤ（Ｌ１１）が故障により不点灯となると、それと電気的に直列接続されたＬＥＤ列Ｐ１の他のＬＥＤ（Ｌ１２～Ｌ１ｍ）に電力が供給されなくなり、ＬＥＤ列Ｐ１の全て（ｍ個）のＬＥＤ（Ｌ１１～Ｌ１ｍ）が不点灯となる。このように不点灯となったＬＥＤ列Ｐ１が生じると、不点灯が無い場合よりも、全体として光度が低下し、好ましくない。そこで、前記閃光調節方法では、前記調節工程において、全てのＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎのうち一部のＬＥＤ列Ｐ１が不点灯となったときに、残りのＬＥＤ列Ｐ２～Ｐｎの各ＬＥＤ（Ｌ２１～Ｌｎｍ）の閃光時間を延長して、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎ全体の光度を所定範囲内に維持する。なお、この場合に、調節手段Ｃ又は前記定格電流出力手段から出力される電流を増やすことでも、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎ全体の光度を所定範囲内に維持し得るが、この場合には、残りのＬＥＤ列Ｐ２～Ｐｎの各ＬＥＤ（Ｌ２１～Ｌｎｍ）に大きな負荷がかかる。これに対し、前記閃光調節方法によれば、残りのＬＥＤ列Ｐ２～Ｐｎの各ＬＥＤ（Ｌ２１～Ｌｎｍ）の閃光時間を延長することで、残りのＬＥＤ列Ｐ２～Ｐｎの各ＬＥＤ（Ｌ２１～Ｌｎｍ）に大きな負荷をかけることなく、複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎ全体の光度を所定範囲内に維持できる。
本発明の閃光ランプ及び前記閃光調節方法において、光度とは、実効光度を意味する。各ＬＥＤ（Ｌ１１～Ｌｎｍ）の光出力の単位は、実効光度（ｃｄ）である。ＬＥＤモジュール１０は、閃光時間１～５ｍｓｅｃあたりの実効光度が、例えば、６，０００～２０，０００ｃｄである。本発明の閃光ランプ及び前記閃光調節方法において、閃光時間あたりの実効光度（単位：ｃｄ）は、発光光度（閃光している瞬間の光度）と閃光時間との関係式（Ｂｌｏｎｄｅｌ－Ｒａｙ－Ｄｏｕｇｌａｓの式）で計算した値で表される。実効光度（Ｉｅ）は、例えば、下記式により表すことができる。
Ｉ（ｔ）：ｔ時間における光度
本発明の閃光ランプにおいて、例えば、調節手段Ｃは、決定手段を含み、前記決定手段は、下記式（１）に基づいて、前記残りのＬＥＤ列の各ＬＥＤの延長後の閃光時間（Ｔｅ）を決定してもよい。また、前記閃光調節方法において、例えば、前記調節工程は、決定工程を含み、前記決定工程は、下記式（１）に基づいて、前記残りのＬＥＤ列の各ＬＥＤの延長後の閃光時間（Ｔｅ）を決定してもよい。下記式（１）において、補正係数Ｃは、任意に設定可能であり、例えば、０．３～１、０．５である。
Ｔｅ＝（Ｔ０×Ｌ０）／（Ｌ０－Ｌｅ×Ｃ） （１）
Ｔ０：延長前の前記ＬＥＤの閃光時間
Ｌ０：全ての前記ＬＥＤ列の列数（前記ｎ）
Ｌｅ：全ての前記ＬＥＤ列のうち、不点灯となったＬＥＤ列の列数
Ｃ ：補正係数
Ｔｅ＝（Ｔ０×Ｌ０）／（Ｌ０－Ｌｅ×Ｃ） （１）
Ｔ０：延長前の前記ＬＥＤの閃光時間
Ｌ０：全ての前記ＬＥＤ列の列数（前記ｎ）
Ｌｅ：全ての前記ＬＥＤ列のうち、不点灯となったＬＥＤ列の列数
Ｃ ：補正係数
本発明の閃光ランプ及び前記閃光調節方法において、例えば、延長前の前記ＬＥＤの閃光時間（Ｔ０）は、前記閃光ランプの設置箇所の天候及び時間帯の少なくとも一方に応じて設定されてもよい。一例として、前記閃光時間（Ｔ０）は、国土交通省の基準仕様に準じて、明るさが３段階に切り替えられるように設定されてもよい。この３段階の明るさのうち、例えば、霧、雨等で視界不良の昼間に用いられる最も明るい段階である「Ｈｉｇｈ」では、前記閃光時間（Ｔ０）は、例えば、２．２ｍｓｅｃに設定され、例えば、夜間等に用いられる最も暗い段階である「Ｌｏｗ」では、前記閃光時間（Ｔ０）は、例えば、０．０７ｍｓｅｃに設定され、例えば、夕方等に用いられる中間の段階である「Ｍｉｄｄｌｅ」では、前記閃光時間（Ｔ０）は、例えば、０．２５ｍｓｅｃに設定される。
本発明の閃光ランプにおいて、例えば、調節手段Ｃは、消灯手段を含み、前記消灯手段は、全てのＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎの列数に対して、不点灯となったＬＥＤ列の列数の割合が、所定値を超えたときに、閃光ランプ２０を消灯してもよい。また、前記閃光調節方法において、前記調節工程は、消灯工程を含み、前記消灯工程は、全てのＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎの列数に対して、不点灯となったＬＥＤ列の列数の割合が、所定値を超えたときに、閃光ランプ２０を消灯してもよい。前記所定値は、例えば、前述のＥＢ－６７Ｄを順守する必要のある米国の空港においては、２５％、前述の灯仕第２０４号改７を順守する必要のある日本の空港においては、５０％とする等、本発明の閃光ランプ及び前記閃光調節方法が用いられる状況に応じて、適宜設定すればよい。
本発明の閃光ランプ及び前記閃光調節方法において、不点灯のＬＥＤ列が生じたときの複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎ全体の光度は、必ずしも不点灯が無い場合（不点灯が生じる前）と同じでなくてもよい。例えば、本発明の閃光ランプ及び前記閃光調節方法が用いられる状況において、許容される範囲内で不点灯のＬＥＤ列が生じたときの複数のＬＥＤ列Ｐ１～Ｐｎ全体の光度を下げれば、前記残りのＬＥＤ列の各ＬＥＤへの負荷をより低減できる。
本発明の閃光ランプ及び前記閃光調節方法の用途は、特に限定されず、例えば、航空機の着陸誘導用等として、好適に用い得る。
つぎに、図３を用いて、本発明の閃光ランプの設置例について説明する。本例の閃光ランプ２０は、例えば、図２の構成に加えて、さらに、アーム３３及び脚部３４を含み、脚部３４により、地面に設置されてもよい。また、本例の閃光ランプ２０は、例えば、さらに、ＬＥＤモジュール１０に電力を供給するためのケーブル３２を含んでもよい。また、本例の閃光ランプ２０は、例えば、地面に設置されたポール上に、設置されてもよい。
閃光ランプ２０は、例えば、複数の滑走路を有する大型空港に設置される場合、航空機の進入する方向から滑走路末端に向かって、約３０ｍおきに、８～２９灯程度設置される。また、閃光ランプ２０は、例えば、航空機の発着が少なく、短い滑走路が１つのみの小型の空港に設置される場合、滑走路末端の短手方向両側に１灯ずつ、合計２灯が同時に閃光（点滅）するように設置される。さらに、閃光ランプ２０は、例えば、航空機が真っ直ぐに滑走路に進入できない空港に設置される場合、滑走路の進入路上の要所に、例えば、数ｋｍおきに設置される。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
本発明によれば、一部のＬＥＤ列に不点灯が生じた場合においても、光度を所定範囲内に維持できる閃光ランプ及び閃光ランプの閃光調節方法を提供することができる。本発明の閃光ランプ及び閃光ランプの閃光調節方法は、例えば、航空機の着陸誘導用等、幅広い用途に用いることが可能である。
Ｐ１～Ｐｎ ＬＥＤ列
Ｌ１１～Ｌｎｍ ＬＥＤ
Ｃ 調節手段
１０ ＬＥＤモジュール
１１ ＬＥＤ実装基板
２０ 閃光ランプ
２１ 配光手段
２２ 筐体
２３ 光透過性カバー
Ｌ１１～Ｌｎｍ ＬＥＤ
Ｃ 調節手段
１０ ＬＥＤモジュール
１１ ＬＥＤ実装基板
２０ 閃光ランプ
２１ 配光手段
２２ 筐体
２３ 光透過性カバー
Claims (4)
- 光源であるＬＥＤモジュールを含む閃光ランプであって、
前記ＬＥＤモジュールは、複数のＬＥＤ列と調節手段と、を含み、
前記複数のＬＥＤ列は、それぞれ、複数のＬＥＤが電気的に直列接続された列であり、列単位で、互いに、電気的に並列接続されており、
前記調節手段は、全ての前記ＬＥＤ列のうち一部のＬＥＤ列が不点灯となったときに、残りのＬＥＤ列の各ＬＥＤの閃光時間を延長して、前記複数のＬＥＤ列全体の光度を所定範囲内に維持する手段である、ことを特徴とする閃光ランプ。 - 前記調節手段は、決定手段を含み、
前記決定手段は、延長前の前記ＬＥＤの閃光時間、全ての前記ＬＥＤ列の列数、全ての前記ＬＥＤ列のうち不点灯となったＬＥＤ列の列数に基づいて、残りの前記ＬＥＤ列の各ＬＥＤの延長後の閃光時間を決定する、請求項１に記載の閃光ランプ。 - 前記調節手段は、消灯手段を含み、
前記消灯手段は、全ての前記ＬＥＤ列の列数に対して、不点灯となったＬＥＤ列の列数の割合が、所定値を超えたときに、前記閃光ランプを消灯する、請求項１又は２に記載の閃光ランプ。 - 航空機の着陸誘導用である、請求項１に記載の閃光ランプ。
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